宇宙最奇特的 2 種天體交會，首證實探測到黑洞吞噬中子星重力波

宇宙重力波三大主要來源：雙黑洞合併、中子星合併、黑洞吞噬中子星，如今終於全部在探測儀的追捕下現形了。科學家首度證實，10 億光年外發現 2 個黑洞各自吞掉中子星的致命時刻，於重力波天文學這個新興研究領域中立下新的里程碑。

自 2017 年首度發現愛因斯坦根據廣義相對論所預言的重力波以來，短短 5 年內科學家已找到 50 個雙黑洞碰撞、雙中子星碰撞釋放之重力波事件，隨著重力波訊號收集越多，科學家可以開始更仔細推敲宇宙中黑洞與中子星數量；分析雙黑洞合併，可以推斷黑洞質量不單純遵循簡單的冪律分布；還可以透過發現某些合併黑洞的自旋與軌道角動量未對齊，思考黑洞如何形成的問題。

理論上，重力波有 3 個主要來源，除了雙黑洞合併與雙中子星合併，第三個也是最難探測的來源為黑洞吞噬中子星。雖然科學家在前年疑似收集到中子星與黑洞碰撞的訊號，但最終未得到證實，直到 2020 年 1 月，LIGO-Virgo 探測器觀測到來自 2 個聯星螺旋系統的重力波事件 GW200105、GW200115，經過西北大學、麻省理工學院等在內的團隊全力分析後，證實此 2 個訊號來自黑洞與中子星組成的聯星系統，中子星最後走到盡頭，被黑洞夥伴一口吞噬。

GW200105 事件於 2020 年 1 月 5 日探測到，是質量約太陽 9 倍的黑洞吞掉質量約太陽 1.9 倍的中子星伴星，發生在約 9 億年前，合併產生的重力波一直到 2020 年才抵達地球；GW200115 事件更古老，發生在約 10 億年前，為 6 倍太陽質量的黑洞吞掉 1.5 倍太陽質量的中子星伴星。

現在，我們終於握齊宇宙所有緊湊系統釋放的重力波來源。根據這 2 個事件，研究團隊估計距離地球 10 億光年內，黑洞吞併中子星現象平均每月會發生一次。

雖然科學家還不知道中子星與黑洞如何相遇並配對成聯星系統，可能同時形成，前身都是大質量恆星爆炸，其中一顆恆星坍縮成黑洞，另一顆形成中子星；也可能分開形成，但在一個擠滿中子星與黑洞的區域相遇。

此外，原本科學家預期黑洞會將中子星撕成碎片，以至於產生可被望遠鏡觀測到的光，然而 GW200105 與 GW200115 事件都未捕捉到光芒，也沒有證據表明中子星被黑洞扭曲變形，這可能說明黑洞捨去細嚼慢嚥過程，直接吞下整個中子星。

如果未來能發現黑洞粉碎中子星，將有助於研究人員進一步確定中子星的超緻密特性。LIGO-Virgo 探測器下一次觀測將於明年夏天開始，科學家將進一步開始尋找新類型的重力波，比如來自超新星爆炸、中子星旋轉引發的微弱重力波。

新論文已發表在《天文物理期刊通訊》（Astrophysical Journal Letters）。